(57)【要約】【課題】  沸水収縮性が低く、加工時、製品時における熱処理に対して十分な寸法安定性を有し、適度なふくらみとシワやスジによる凹凸のない均一な外観の布帛を得ることができるポリ乳酸繊維を提供することを技術的な課題とするものである。【解決手段】  シンジオタクチックポリスチレンを含有するポリ乳酸を少なくとも一部に用いた低熱収縮性ポリ乳酸繊維。シンジオタクチックポリスチレンを含有するポリ乳酸を少なくとも一部に用い、沸水収縮率が10%以下であることを特徴とする低熱収縮性ポリ乳酸繊維。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シンジオタクチックポリスチレンを含有するポリ乳酸を少なくとも一部に用いた低熱収縮性ポリ乳酸繊維。
【請求項２】
沸水収縮率が10%以下であることを特徴とする請求項１記載の低熱収縮性ポリ乳酸繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シンジオタクチックポリスチレンを含有したポリ乳酸からなる繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球環境への意識が高まるなか、二酸化炭素による地球温暖化や限りある石油資源の枯渇が問題視されている。このような背景から、植物由来原料からなり、大量生産が可能なポリ乳酸が環境低負荷の合成高分子として注目されている。ポリ乳酸は植物から抽出したでんぷんを発酵することにより得られる乳酸を原料としたポリマーであり、力学特性、耐熱性、コストの面で優れている。現在、ポリ乳酸を利用した樹脂製品、繊維、フィルム等の開発が盛んに行われている。繊維産業においても溶融紡糸が可能であり、環境に対する負荷が低く、地球に優しい繊維として、ポリ乳酸繊維の開発は盛んに行われている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
このようにポリ乳酸繊維は、環境問題に対応できる非常に有力な素材であるが、実際にポリ乳酸繊維を布帛（例えば不織布、織物、編物等）として使用する際には、ポリ乳酸の融点が低い(170℃程度)ことに起因する種々の問題が生じやすい。その一つとして、溶融紡糸を行い、延伸した後の熱セットを高温で行うことが困難であるため、繊維の沸水収縮率を低下させにくいという問題がある。このような沸水収縮率が高い繊維では、布帛にした際に染色等の熱水処理を施した際の収縮が大きく、得られる製品の寸法安定性が悪くなり、品位に劣った製品となるという問題がある。
【０００４】
そこで、ポリ乳酸繊維の沸水収縮率を低下させる方法も提案されている。例えば、特許文献３には、実用的に十分な弾性率と寸法安定性を有する生分解性のポリ乳酸繊維と、この繊維を工業的に生産性よく製造する方法が提案されている。このポリ乳酸繊維は、平均分子量や光学純度を特定なものとするポリ−Ｌ−乳酸を用いることにより、１０％伸張時の弾性率を７ｇ／ｄ以上、沸水収縮率を１３％以下とすることができるものである。
【０００５】
この繊維は、ある程度の寸法安定性に優れたものであったが、この繊維によると、ポリ乳酸の種類や製造方法は特定のものが好ましく、さらに汎用的なもの、さらに寸法安定性に優れたものが要望されていた。
【０００６】
一般に、繊維を織編物とする場合、繊維の沸水収縮率は、10％未満であることが好ましい。沸水収縮率が10％以上になると、織編物等の布帛にした場合の精練や染色工程などの熱水処理をする際に、織編物の表面にシワやスジによる凹凸が発生し、均一な外観が得られにくい。適度なふくらみと均一な外観を得るためには、中でも沸水収縮率は４〜８％の範囲にすることが好ましい。
【特許文献１】特許第３４６２９７７号公報
【特許文献２】特開２００１−４０５２７号公報
【特許文献３】特開平11−293517号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は上記のような問題点を解決し、沸水収縮性が低く、加工時、製品時における熱処理に対して十分な寸法安定性を有し、適度なふくらみとシワやスジによる凹凸のない均一な外観の布帛を得ることができるポリ乳酸繊維を提供することを技術的な課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは上記課題を解決するために検討した結果、ポリ乳酸にシンジオタクチックポリスチレンを混合することで、製造工程において特別な装置等で熱処理を施さなくても、ポリ乳酸繊維の沸水収縮率を低くすることができることを見い出し、本発明に到達した。
【０００９】
すなわち、本発明は、シンジオタクチックポリスチレンを含有するポリ乳酸を少なくとも一部に用いた低熱収縮性ポリ乳酸繊維を要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の低熱収縮性ポリ乳酸繊維は、沸水収縮性が低く、加工時、製品時における熱処理に対して十分な寸法安定性を有し、適度なふくらみとシワやスジによる凹凸のない均一な外観の布帛を得ることが可能である。また、ポリ乳酸を用いた繊維であるため、生分解性を有しており、地球に優しい繊維である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のポリ乳酸繊維は、シンジオタクチックポリスチレン（以下、ＳＰＳとする）を含有するポリ乳酸を少なくとも一部に用いた繊維である。つまり、ＳＰＳを含有するポリ乳酸のみからなる繊維（単一型繊維）であってもよいし、ＳＰＳを含有するポリ乳酸を一成分とし、他成分として他の熱可塑性ポリマーを用いた複合繊維であってもよい。
【００１２】
そして、本発明のポリ乳酸繊維は、沸水収縮率が10%以下であることが好ましく、中でも沸水収縮率が８〜４％であることが好ましい。
【００１３】
ＳＰＳが繊維の沸水収縮率を下げる機構ははっきりと解っていないが、ポリ乳酸繊維よりも熱寸法安定性に優れるＳＰＳが、延伸工程により繊維の長手方向に沿って略均一な状態でポリ乳酸繊維内に分散し、ポリ乳酸の分子を結ぶアンカーとして働くことにより、ポリ乳酸繊維の沸水収縮率を低下させることができるものと考えられる。
【００１４】
本発明における沸水収縮率とは、以下のようにして測定するものである。本発明のポリ乳酸繊維を１０回巻きの綛取りにし、０．１ｃＮ／ｄｔｅｘの荷重下で原長Ｌ0 を測定する。荷重を取り外して無荷重にした後、１００℃に調温された沸水バスの中でポリ乳酸繊維の綛を１５分間処理して取り出す。これを風乾した後、０．１ｃＮ／ｄｔｅｘの荷重下で処理後長Ｌ1 を測定する。そして、次式によって得られる値を沸水収縮率とする。
沸水収縮率（Ｓ0）（％）＝｛（Ｌ0 −Ｌ1 ）／Ｌ0 ｝×１００
【００１５】
本発明のポリ乳酸繊維においては、単一型繊維、複合繊維ともに、ポリ乳酸中のＳＰＳの含有量は３〜15質量％とすることが好ましく、中でも５〜12質量％とすることが好ましい。ＳＰＳの含有量が３質量％未満であると、沸水収縮率を低くする効果が乏しくなり、一方、含有量が15質量％を超えると曳糸性が悪化し、紡糸、延伸が困難となりやすい。
【００１６】
なお、本発明のポリ乳酸繊維は、上記のような沸水収縮率や生分解性を考慮すると、単一型繊維とすることが好ましい。
【００１７】
複合繊維とする場合は、ＳＰＳを含有するポリ乳酸の割合が繊維全体の５０質量％以上であることが好ましい。また、他の成分としては特に限定するものではなく、ポリエステルやポリアミド等の熱可塑性ポリマーを用いることができるが、生分解性を考慮すると、脂肪族ポリエステル等の生分解性のポリマーを用いることが好ましく、中でもポリ乳酸を用いることが好ましい。
【００１８】
ＳＰＳとは、普通のポリスチレンとは立体構造が異なるものであり、構成繰り返し単位が主鎖にキラルな原子を持ち、かつ互いに鏡像異性体の関係にある繰り返し単位が主鎖に沿って交互に配列しているものである。
具体的には出光石油化学社製の『ザレック（商標名）』を用いることが好ましい。
【００１９】
そして、本発明の繊維における、ＳＰＳを含有するポリ乳酸としては、ポリＤ−乳酸、ポリＬ−乳酸、ポリＤ−乳酸とポリＬ−乳酸との共重合体であるポリＤＬ−乳酸、ポリＤ−乳酸とポリＬ−乳酸との混合物（ステレオコンプレックス）、ポリＤ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリＬ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリＤ−乳酸又はポリＬ−乳酸と脂肪族ジカルボン酸及び脂肪族ジオールとの共重合体、あるいはこれらのブレンド体とすることが好ましい。
【００２０】
そして、ポリ乳酸は、上記のようにＬ−乳酸とＤ−乳酸が単独で用いられているもの、もしくは併用されているものであるが、中でも融点が１２０℃以上、融解熱が１０Ｊ／ｇ以上であることが好ましい。
【００２１】
ポリ乳酸のホモポリマーであるＬ−乳酸やＤ−乳酸の融点は約180℃であるが、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸との共重合体の場合、いずれかの成分の割合を１０モル％程度とすると、融点はおよそ１３０℃程度となる。さらに、いずれかの成分の割合を１８モル％以上とすると、融点は１２０℃未満、融解熱は１０Ｊ／ｇ未満となって、ほぼ完全に非晶性の性質となる。このような非晶性のポリマーとなると、製造工程において特に熱延伸し難くなり、高強度の繊維が得られ難くくなるという問題が生じたり、繊維が得られたとしても、沸水収縮率が高いものとなったり、耐熱性、耐摩耗性に劣ったものとなるため好ましくない。
【００２２】
そこで、ポリ乳酸としては、ラクチドを原料として重合する時のＬ−乳酸やＤ−乳酸の含有割合で示されるＬ−乳酸とＤ−乳酸の含有比（モル比）であるＬ／Ｄ又はＤ／Ｌが、８２／１８以上のものが好ましく、中でも９０／１０以上、さらには９５／１５以上とすることが好ましい。このような共重合比のものとすることにより沸水収縮率の低く、耐熱性に優れた繊維となる傾向がある。
【００２３】
また、ポリ乳酸の分子量としては、分子量の指標として用いられるASTM  D−1238法に準じ、温度２１０℃、荷重2160gで測定したメルトフローレートが、１〜１００（ｇ／１０分）であることが好ましく、より好ましくは５〜５０（ｇ／１０分）である。メルトフローレートをこの範囲とすることにより、強度、湿熱分解性、耐摩耗性が向上する。
【００２４】
さらに、本発明のポリ乳酸繊維においては、ポリ乳酸及び複合繊維とするときの他成分のポリマーともに、効果を損なわない範囲であれば、高級脂肪酸金属塩などの滑剤、ブロッキング防止剤、無機充填剤、補強剤、酸化防止剤、可塑剤、難燃材、艶消剤、顔料などの各種添加剤を含有されていてもよい。
【００２５】
本発明のポリ乳酸繊維は、モノフィラメントでもマルチフィラメントでもよく、また、短繊維、長繊維のいずれであってもよい。そして、用途や目的に応じて、繊度、強度、伸度、断面形状、フィラメント数を設定することができる。また、後加工により撚りを付与したり、捲縮を付与してもよく、この場合も用途に応じて撚り数や捲縮数、捲縮率を適宜設定すればよい。
【００２６】
次に、本発明のポリ乳酸繊維（単一型）の製造方法について一例を用いて説明する。まず、ポリ乳酸にＳＰＳを含有させる手段としては、チップ状のポリ乳酸とＳＰＳを直接混合した後に溶融押出機で押し出してもよいし、また予めＳＰＳを混合したポリ乳酸を溶融混練してマスターバッチとしておき、それを溶融押出機で押し出してもよい。中でもチップ状のポリ乳酸にＳＰＳを直接混合する方法が、ポリ乳酸の熱履歴による分子量の低下が少なくなるため好ましい。
【００２７】
そして、このようなＳＰＳ含有ポリ乳酸を通常の溶融紡糸装置に供給し、紡糸温度260〜290℃で溶融紡糸する。紡糸して得られた繊維を冷却固化させた後、紡糸油剤を付与して、一旦巻き取るか、もしくは巻き取ることなく連続して延伸、熱処理を行う。このとき、延伸倍率1.5〜4.5倍程度とし、80〜130℃程度で延伸し、120〜150℃程度で熱処理を行う。この後、巻き取ることにより本発明の低熱収縮性ポリ乳酸繊維を得ることができる。
【００２８】
なお、本発明においては、このような通常の製造方法により沸水収縮率の低いポリ乳酸繊維を得ることができるが、ＳＰＳを含有していないポリ乳酸を用いた場合は、沸水収縮率が10％以上のものとなり、沸水収縮率を低くするためには延伸時や延伸後にさらに熱処理を施す必要があり、工程が複雑化するとともに、得られるポリ乳酸繊維の強度等の他の特性値も低下しやすくなる。
【実施例】
【００２９】
次に、本発明のポリ乳酸繊維について実施例を用いて具体的に説明する。
実施例中の各種の値は以下のようにして測定した。なお、沸水収縮率、メルトフローレートは前記の方法で測定したものである。
〔ポリ乳酸の融点(℃)、融解熱(Ｊ／ｇ)〕
パーキンエルマー社製の示差走査熱量計ＤＳＣ−２型を使用し、昇温速度２０℃／分の条件で測定した。
〔ポリ乳酸のＬ−乳酸とＤ−乳酸の含有比（モル比）〕
超純水と１Ｎの水酸化ナトリウムのメタノール溶液の等質量混合溶液を溶媒とし、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）法により測定した。カラムにはｓｕｍｉｃｈｉｒａｌ  ＯＡ６１００を使用し、ＵＶ吸収測定装置により検出した。
【００３０】
実施例１
ポリ乳酸として、融点１７０℃、融解熱３８Ｊ／ｇ、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸の含有比（モル比）であるＬ／Ｄが９８．５／１．５、メルトフローレート値（以降、ＭＦＲとする。）が４．３ｇ／１０分、相対粘度３．１０のものを用いた。ＳＰＳとして、出光石油化学社製『ザレック（商標名）』の品番１４２ＡＦを用いた。そして、ＳＰＳをポリ乳酸中に５質量％となるようにして混合した。
この混合ポリマーを通常の溶融紡糸装置に供給し、紡糸温度270℃、吐出量29.1g/分の条件下で、孔数24の紡糸口金より溶融防糸した。次に、紡出糸条を冷却装置にて冷却し、紡糸油剤（分子量600のポリエチレングリコ−ルモノオレ−トを20質量％含有した油剤）を0.6質量％の付着量となるように付与した後、550m/分で一旦巻き取った。その後、第1ローラ（90℃）で予熱し、130℃のホットプレートを第2ローラ（130℃）との間に設け、450m/分の延伸速度で3.8倍に熱延伸し、第2ローラ（130℃）で熱セットを行い、巻き取った。
得られたポリ乳酸繊維は、140dtex/24f、沸水収縮率(S0)は5.3%であった。
【００３１】
実施例２
ＳＰＳをポリ乳酸中に８質量％の含有量となるようにして変更した以外が、実施例１と同様に行った。
得られたポリ乳酸繊維は、140dtex/24f、沸水収縮率(S0)は4.2%であった。
【００３２】
比較例１
ＳＰＳを含有しないポリ乳酸を用いた以外は、実施例１と同様に行い、ポリ乳酸繊維を得た。
得られたポリ乳酸繊維は、140dtex/24f、沸水収縮率(S0)は12.0%であった。